降水量的时空变化特征
（一）1956～2000年年降水量均值的地区分布
山西省境内大部分地区年降水量均值介于400～600mm之间。受气候、地形和纬度的综合影响，年降水量在面上的变化比较复杂，表现为：降水量变化梯度大，存在众多交替出现的高低值中心。山西省南北纬度相差6°之多，境内地形起伏大，山脉多呈北东向或北北东方向排列，水汽自南和东南方向入境后，受到层层阻隔，降水自东南向北和西北方向锐减，650mm、600mm、550mm、500mm、450mm 5条主线，依次自东南向北排列迂回蜿蜒，呈东北西南向斜贯省境。同时，受地形因素的强烈影响，降水量随高程增加而增大，高山区形成降水量高值中心，山脉背风面和盆地区降水量明显偏少，成为低值区。
1.年降水量的地域性规律
由年降水量等值线图可以看出，降水量均值450mm等值线位于恒山北麓、内长城以北，过黑驼山继续向西北而后穿越内长城进入晋西高原，于临县西南跨黄河入陕西。该线以北的晋北、晋西北广大地区，年雨量均小于450mm，且绝大部分地区小于400mm，属半干旱温带草原区；450mm等值线以南的地区，除忻定盆地和太原盆地有个别小于450mm的低值区外，其余均大于450mm，大致沿滹沱河流域，过晋中东部山区，沿临汾盆地东部边缘顺汾河而下直入黄河，是一条500mm的主等值线；550mm等值线以东、以南，包括五台山区、漳河部分地区、沁丹河流域以及中条山区，大部分地区降水在600mm以上，上述地区气候上属半湿润带森林草原区；介于等值线450～550mm之间的广大地区，由于地形、地貌等诸多因素影响所形成的局地气候区，年降水量和气候差别较大，降水量有多个高值区和低值区，属半湿润和半干旱、暖温带和温带的过渡地区。
2.年降水量的高低值中心分布规律
低值区主要分布于盆地。大同和忻定盆地低值中心，多年平均年降水量小于400mm，太原、临汾、运城盆地低值中心年降水量分别在450mm、500mm、550mm以下，均小于盆地周围山区。
全省的高值区几乎全分布在高山地区。年降水量大于650mm的高值区有五台山、管涔山、太行山、中条山、太岳山等多处，中心雨量与周围地区的差值在100～150mm之间。
全省单站降水量最大值出现在五台县的五台山雨量站，统计时段内年降水量均值为818.9mm，最小值为桑干河流域大同盆地的陈家庄雨量站，年降水量均值为346.8mm，前者为后者的2.36倍。
（二）1980～2000年年降水量均值的地区分布
由1980～2000年降水量均值等值线图显示，全省年降水量的地区分布规律与1956～2000年45年系列基本一致，仅在量级上有所变化，用以下两点予以说明。
1.年降水量的地域性规律
全省600mm、550mm、500mm、450mm、400mm等几条东北西南向贯穿于全省的等值线普遍南移，即较之1956～2000年45年系列全省降水量普遍减小。北部沿恒山山脉北侧450mm等值线由400mm替代；500mm的等值线则在太行山东部山区一带南移，550mm的等值线自北部五台山高值区沿太行山东部向南延伸，跨过太岳山、沁河、丹河与浊漳河分水岭转向西南；南部600mm与650mm的等值线走向基本走势不变，几乎是平行南移。
2.年降水量高低值中心分布规律
从年降水量均值等值线图上可以看出，1980～2000年降水量均值的高低值中心位置与1956～2000年均值等值线完全对应，但大部分地区在量级及范围上有所变化。北部大同盆地原在大同县周围350mm的低值区扩大至沿永定河流域整个大同盆地；晋中盆地原450mm的低值区被400mm所替代；涑水河流域500mm的低值区则范围扩大。全省主要降水量高值区雨量变化不尽相同，北部五台山高值中心降水量等值线为700mm，沿恒山山脉500mm的闭合等值线高值中心，为450mm所代替；西部管涔山和关帝山高值中心仍分别为600mm和700mm，只是中心点年平均降水量有所减小；南部太岳山和中条山高值中心范围及数值基本一致，均为700mm，且中心点雨量较1956～2000年系列还略有增大。
（三）降水量的年际变化
在水文分析中，用年降水量统计参数Cv和极值比来反映降水量的年际变化，变差系数Cv愈大，降水量年际变化愈大；极值比愈大，显示降水量丰枯差异愈显著。偏态系数Cs表示降水量对均值的不对称程度，根据《全国水资源综合规划技术细则》要求，偏态系数Cs与变差系数Cv之比统一取2.0。山西省年降水量Cv等值线图反映了全省降水量的年际变化特征及其在地区上的分布变化规律。其年际变化情况及特征为：
（1）单站年降水量Cv，省内大部分地区介于0.25～0.35之间。最小值为龙门—潼关分区万荣的皇甫雨量站，Cv等于0.2，偏关—吴堡分区保德县桥头站Cv等于0.44，为全省最大。
Cv值在地区分布上，总的趋势是自西南向东、东北和西北方向增大。大致以北纬37°20′为界，该纬度以南的地区，Cv值在0.2～0.3之间，Cv值的变化随降水量的增大而减小之规律较为明显；该纬度以北的绝大部分地区Cv值大于0.3。说明省境内一大半地区年降水量的年际变化强烈。(https://www.daowen.com)
全省Cv等值线最高值为0.40，位于晋西北地区朱家川中下游，Cv值大于0.35的高值区有3处，其中两处分别为省境东部沿太行山迎风坡的滹沱河经桃河至松溪河的下游和太行山东南迎风坡沿省界浊漳河下游至卫河，另外，在汾河上游和滹沱河上游分水岭云中山处，也有Cv值大于0.35的高值区。
（2）各年间降水量差异很大。分析时段内，单站最大、最小年降水量比值，一般介于2.5～3.5之间，部分站点高达4倍以上，五台县的马家庄雨量站，极值比为6.74，为分析时段内各站点实测系列最大的极值比。
（3）分析时段内各分区年降水量年际间差异较大，水资源分区和行政分区年平均降水量极值比多介于2.5～3.0之间。水资源分区中，红河区极值比最大，为3.61，行政分区中以阳泉市3.33为最大。
各分区的年降水量变差系数Cv大多介于0.20～0.25之间。水资源分区中以红河区0.30为最大，以沁河分区0.20为最小。行政分区以阳泉市0.28为最大，以运城市0.20为最小。
（四）降水量的年内分配
山西省的年降水量季节分配极不均匀，季节变化非常明显。一般来说，冬季干旱少雨，夏季雨水充沛，秋雨多于春雨。
冬季处在极地大陆气团控制下，仅当极地和变性极地气团过境时，产生少量固体降水，且南部多于北部，山地大于川谷；春季由于冬季风势力的减弱和夏季风逐渐活跃，降水量比冬季明显增多，但就总量来说，占全年降水量的比例，大部分地区不足20%；夏季是山西省降水量特别集中的季节，由于受季风影响，降水量高度集中，约占全年总降水量的60%左右，且越往北部比例越大；秋季正是夏季风过渡到冬季风的转换季节，降水量比夏季显著减少，且分布形式与夏季有所不同，显现出由北向南增加，由高山向盆地减少的趋势。
用降水量代表站的逐月和年内各时段降水量多年均值、代表站典型年逐月降水量，说明省内各地降水量的年内分配特征，见图3-1。雨量代表站年降水量特征值见表3-2。
（1）从各统计站多年实测月年平均值来看，降水量年内分配呈单峰型，且连续最大4个月降水量均出现在6～9月。
（2）汛期降水量占年降水量的百分比，省内大部分地区介于60%～80%之间。总的趋势是由南向北逐渐增大，西南部的运城地区、临汾盆地及沁丹河流域小于70%，其中运城地区西部沿黄河一带和中条山南麓小于65%，永济县的张留庄所占比例为60%，为全省最小。除此之外的全省大部分地区汛期降水量占年降水量比例都在70%以上，其中，东部省界附近，包括广灵、灵丘、滹沱河流域五台县的马家庄一带，汛期降水量所占的比例在80%左右。
（3）汛期降水量多集中于7～8月，占年降水量的比重大都在40%以上。其规律亦是由南向北逐渐增大，北部部分地区可达55%以上。
（4）12月～次年3月，是省内降水量最少的时期，4个月降水量仅占年降水量的5%左右，在地区上的差异亦相对较小，变幅在3%～8%之间。
（5）降水量年内分配，各年之间存在较大差异。以忻州豆罗桥站为例，平水年的1992年，汛期降水量356.7mm，占年降水量的77.3%，偏枯水年的1991年，汛期雨量为154.7mm，仅占全年降水量的40.8%；再以石梁站月降水量占年降水量的比例进行比较，1962年9月份降水量占全年降水量总量的28%，而1957年9月的降水量仅0.8mm，占年降水量比例不足0.3%。
图3-1 山西省主要水文测站典型年降水量月分配图
（a）偏丰年；（b）平水年；（c）偏枯水年；（d）枯水年；（e）多年平均
（6）暴雨在年内高度集中，许多站点最大24h暴雨，往往超过枯水年全年降水量，如柳林县金家庄雨量站，1964年7月6日24h雨量为422.5mm，该站1965年降水量271.7mm，实测24h雨量为枯水年年雨量的1.56倍；再如盂县的上石塘雨量站，1999年8月14日24h雨量为398.7mm，是1972年年降水量217mm的1.84倍。
